• 터널과지하공간
• /
• 제29권6호
• /
• pp.425-438
• /
• 2019

본 연구에서는 일정한 방향의 층리가 발달한 퇴적암에 굴착된 지하철 병설터널을 모델링하여 축소모형 실험을 실시하였다. 연구대상 터널의 규격은 6.2 m×6.8 m이고 필러 폭은 4 m이다. 차원해석을 통해 현장암석에 적합한 모형재료를 선정하였고, 이를 사용하여 이방성 모형시험체를 제작하였으며 이축압축시험을 통해 터널의 파괴 및 변형거동을 알아보았다. 모형시험체에 하중을 증가시킴에 따라 필러의 중앙부에서 병설터널 사이를 가로지르는 최초의 균열이 발생하였고, 터널 천정부와 바닥부에서도 점차 파괴가 진행되었다. 필러부의 모든 균열은 기존의 층리면을 따라 발생하여 암반의 층리면이 필러 파괴의 주요 원인으로 나타났다. 또한, FLAC의 유비쿼터스 절리모델을 사용하여 실험 조건에 대한 수치해석을 실시함으로써 실험의 결과를 검증해 보았다. 여기서 얻어진 소성영역의 분포경향은 모형실험의 결과와 대체로 부합하여 실험의 신뢰성을 확인하였다.

• 터널과지하공간
• /
• 제17권5호
• /
• pp.389-410
• /
• 2007

불연속면의 빈도가 높지 않은 견고한 암반의 경우 굴착시 공동 주변 영역에서의 파괴나 변형 특성은 형성되어 있는 초기응력 조건과 강도 특성에 절대적인 영향을 받는다. 과도한 초기응력장은 굴착 공동 주변에 점진적이고 국부적인 취성파괴를 유발시킴으로서 시공의 안정성과 경제성을 확보하는데 장애요인으로 작용할 수 있다. 이 논문에서는 응력 수준과 터널형상에 따른 공동 주변의 취성파괴 거동 특성을 파악하기 위해 축소된 터널 시험체를 이용한 이축압축시험과 입자 결합모델을 이용한 개별요소법의 일종인 $PFC^{2D}$ 해석에 의한 연구를 수행하였다. 실내 이축압축시험을 통해 취성파괴의 발생 영역과 형태 면에서 실제 암반 공동 주변에서 발생된 파괴 특성과 유사한 파괴 거동을 모사할 수 있었다. 모형시험체에 대한 이축압축시험 결과 최소 주응력 방향의 공동 단면 곡선부에서는 균열이 표면에서 개시된 후 내부로 진행되어 국부적인 노치형 파괴영역이 형성되었다. 이에 비해 모서리와 직선부의 경우 공벽 표면과 내부에서 발생된 균열들의 상호 연결, 결합에 의해 대규모의 노치형 분리면이 유도되고 곡선부에 비해 큰 파괴영역이 형성되는 것으로 조사되었다.

• 터널과지하공간
• /
• 제15권4호
• /
• pp.250-263
• /
• 2005

암반 내 형성된 과도한 초기응력장은 굴착 공동 주변에 점진적이고 국부적인 취성파괴를 유발시킴으로서 시공의 안정성과 경제성을 확보하는데 장애 요인으로 작용할 수 있다. 이 논문에서는 응력 수준 증가에 따른 공동 주변의 취성파괴 거동 특성을 파악하기 위해 축소된 원형 터널 공시체를 이용한 이축압축시험과 입자 결합 모델을 이용하여 개별요소법의 일종인 $PFC^{2D}$ 해석에 의한 연구를 수행하였다. 실내 이축압축시험을 통해 취성파괴의 발생 영역과 형태 면에서 실제 암반 공동 주변에서 발생된 파괴 특성과 유사한 파괴 거동을 모사할 수 있었다. 응력 강도비 증가에 따라 진행된 균열 발전단계를 미소파괴음 특성 변수들에 대한 상세 분석을 통해 평가하였다. $PFC^{2D}$ 해석을 통해 공동 주변에서의 미세 균열 발생과 전파 과정을 성공적으로 가시화하였으며 이를 통해 이축 압축시험 결과의 신뢰성과 시험방법의 적정성을 확인할 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제8권3호
• /
• pp.227-235
• /
• 2006

최근 터널에서 균열, 누수 등과 같은 변상이 많이 발생하고 있어 터널의 안정성에 큰 문제가 되고 있으며, 기존 터널의 효율적인 안전 및 유지관리를 위해서는 터널 콘크리트 라이닝의 역학적 건전도를 평가하는 것이 필수적이라 할 수 있다. 본 연구에서 사용된 콘크리트 라이닝 모형 시험체는 실제 도로터널의 축소모형으로서 단일라이닝으로 구성되어 있으며, 하중조건, 라이닝 두께, 천단부 배면 공동 유무 및 강섬유 혼입률 등과 같은 라이닝 조건에 따른 모형실험을 실시하였다. 이러한 모형실험으로부터 터널 콘크리트 라이닝의 균열발생하중과 파괴하중, 처짐과 균열발생 형태를 조사하여 터널 콘크리트 라이닝의 변형 및 역학적 특성을 평가하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제20권3호
• /
• pp.640-655
• /
• 2018

최근 도심지 공사가 급증하여 기존 지하구조물의 상부에서 지반굴착 공사가 빈번하게 이루어지고 있다. 특히 지반굴착 후 구조물이 시공되는 경우 굴착 저면 하부 지반 내에서 하중 제하, 재하 과정이 반복되므로 기존 지하구조물에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 지반굴착으로 인한 기존 지하구조물의 안정을 유지하기 위해서는 인접부에서의 굴착 및 구조물 하중에 의한 영향을 정확히 파악해야 한다. 본 연구에서는 기존터널 상부에 지반 굴착 및 신규 구조물 하중이 가해지는 경우를 실험적으로 구현하여 인접시공이 기존 터널에 미치는 영향을 파악하였다. 이를 위해 실제 크기의 1/5로 축소한 대형모형시험기를 제작하여 굴착저면과 터널 천단 간의 거리를 일정하게 유지한 체 지반굴착, 구조물 하중의 폭, 기존 터널 중심과 지반 굴착 저면 중심과의 이격거리에 따른 영향을 파악하였다. 연구 결과, 동일 하중 크기에 대하여 굴착 깊이가 깊어질수록 기존 터널에 더 큰 영향을 작용하는 것을 확인하였다. 동일 이격거리에서 기존 터널에 영향은 건물하중 폭 증가에 따라 터널 내공변위가 최대 3배까지 증가하는 것을 확인하였다. 건물하중 폭의 영향이 굴착 깊이보다 더 크게 나타났다. 또한 수평으로 이격하는 경우는 터널 중심에서 1.0D 이격되면 터널 천단변위가 48% 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, 이로부터 기존 터널 상부에 터파기 시공 위치에 따른 영향이 가장 크게 발생하는 위치는 1.0D (D: 터널직경)인 것으로 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제14권10호
• /
• pp.5176-5183
• /
• 2013

일반적으로 국내에서의 경량기포콘크리트는 건축용 온도구조용 단열재나 토목용 폐공 채움재, 터널의 뒤채움재 등으로 사용되고 있으며 기타 사무실 바닥 충전재, 경량블록제조 등으로 사용되어지고 있다. 이러한 경량기포콘크리트의 사용범위를 확대하여 연약지반에 도로건설시 등간격으로 말뚝을 설치하여 기층으로 사용하는 공법을 연구중에 있다. 본 연구에서는 경량포장체의 연약지반에서의 거동 특성을 분석하기위해 지오센트리퓨지 시험을 이용하였다. 실제 포장체를 1/30로 축소한 슬래브 형태의 모형을 카올리나이트로 조성된 연약지반에서 시험을 실시하였다. 말뚝 배열은 무리말뚝(36본 $3{\times}12$)로 제작하여 사용하였다. 시험 중력 레벨은 실중력의 30배로 원심력을 작용하여 실험하였으며 이때 작용하는 경량포장체 모형의 거동특성을 바탕으로 실제 경량포장체의 거동특성을 추정하였다. FMA해석결과의 10배인 39.4kg(실제 하중35ton)의 횡하중를 가했을 경우 7.8mm(실제 거동 23.4mm)의 미세한 거동만 있었다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제45권11호
• /
• pp.914-921
• /
• 2017

우주발사체 고공환경모사의 실험적 연구는 우주발사체 발사 및 임무완수에 대한 독자적 기술력 확보를 위해 중요하다. 본 연구는 한국형발사체(Korean Space Launch Vehicle; KSLV-II)의 발사 후 마하수 6을 돌파하는 고도 65 km 조건을 선정하였다. 지상시험장비중 하나인 충격파 터널을 이용하여 고공환경모사를 수행하였다. 유동발달 이후 공기열역학적 특성과 수직 및 경사충격파 확인을 위해 선두부 모델의 정체 압력과 정체 열 유량, 그리고 반구형상 모델의 충격파 이탈거리 측정을 통해 유동검증을 수행하였다. 추가적으로 발사체 측면과 저부면 현상연구에 사용되는 시험모델의 자유류 회복을 위한 충격파 상쇄 기법을 개발 및 검증하였다. 세 가지 유동검증 결과를 통해 이론값과 약 ${\pm}3%$ 이내의 오차를 갖는 정확한 유동이 발달되었음을 확인하였다. 그리고 충격파 상쇄기법을 갖는 천이구간 축소 모델의 경사충격파 경사각과 수평 평판모델의 경사각, 그리고 모델 측면 정압력의 실험값과 이론값의 오차가 각각 2%, 그리고 1% 으로 확인되었으며, 이를 통해 해당 충격파 상쇄 기법의 합리적인 효과가 검증되었다.

• 터널과지하공간
• /
• 제26권5호
• /
• pp.409-417
• /
• 2016

본 전통석유자원을 대체할 수 있는 석유자원으로 부상하고 있는 셰일가스가 부존된 셰일층은 낮은 투과성을 가지고 있어 생산성을 향상시키기 위해 수압파쇄법이 적용된다. 본 연구는 일반 시추공과 나선형 홈을 가지는 시추공을 모사한 축소 모형 시험체에 대해 실내수압파쇄 시험을 실행하고 초기파쇄압과 유체접촉상태를 비교 분석하여 공벽형상에 따른 수압파쇄결과를 알아보았다. 또 그 결과를 3차원 개별요소 프로그램인 3DEC을 이용한 수치해석 모델링 값과 비교하였으며, 선행연구 자료와 비교하여 신뢰성 있는 결과를 도출하고자 하였다. 실험결과 고압수의 접촉면적보다는 유도홈의 형태에 의한 응력집중의 효과가 수압파쇄에 더욱 효율적이였다. 따라서 고압수의 응력집중을 높일 수 있는 인공적인 유도홈을 만들 시 적은 수압으로 큰 파쇄효과를 나타낼 수 있을것으로 생각된다.